Метаболизм радионуклидов в организме животного реферат

Обновлено: 05.07.2024

При оценке источников и путей поступления радионуклидов в организм человека сельскохозяйственных животных следует рассматривать как одно из звеньев пищевых цепей загрязнения его рациона, основной опасностью которого является накопление радионуклидов в продуктах животноводства. В связи с этим перед биологической наукой возникла задача изучения действия искусственных и естественных радиоактивных нуклидов на сельскохозяйственных животных и выявления закономерностей миграции их в биологических цепях этих животных. Изучение указанных вопросов необходимо для обоснования возможности ведения животноводства на территории, загрязненной радиоактивными веществами, разработки мероприятий по снижению и предотвращению нежелательных последствий накопления радионуклидов в продуктах животноводства и воздействия на организм человека и животных ионизирующих излучений.

Источники и пути поступления радионуклидов в организм животных на территории, загрязненной радионуклидами.

Поступление радионуклидов в организм сельскохозяйственных животных и получаемую от них продукцию следует оценивать во взаимосвязи с источником их питания растениями, а уровень накопления радионуклидов в растениях — в зависимости от состава атмосферы, почвы и воды.

Основным источником поступления радиоактивных и стабильных нуклидов в организм животных является корм, в меньшей степени — вода (около 2%) и воздух. Не исключено проникновение радионуклидов в организм через неповрежденную и поврежденную кожу, однако оно незначительно (0,13—2,1%). В некоторых ситуациях эти пути поступления радиоактивных веществ в животный организм могут иметь практическое значение. Так, при нахождении животных на местности в период формирования радиоактивного следа, когда концентрация радиоактивных частиц и аэрозолей в воздухе сравнительно высока, поступление радионуклидов в организм через органы дыхания может иметь значительные размеры. В период интенсивного выпадения радиоактивных осадков и при контакте животных с радионуклидами на пастбищах поверхность их тела также может загрязняться радиоактивными веществами. Поскольку неповрежденная кожа является барьером для проникновения радионуклидов из внешней среды в организм, накопление их в органах и тканях при этом пути поступления несущественно.

Биологическая эффективность радионуклидов, участвующих в процессах обмена веществ у животных, обусловлена их дозой, токсичностью и доступностью для организма. В качестве показателя доступности того или иного радионуклида организму предложен индекс относительной биологической доступности (ОБД) радионуклида из исследуемого вещества, %, который рассчитывают по соотношению

где В — переход радионуклида из вещества через ЖКТ в молоко или орган депонирования, % введенного количества; С — переход радионуклида из воднорастворимой формы через ЖКТ в молоко или орган депонирования, % введенного количества.

Поступление радионуклидов в организм может происходить не только в составе оплавленных частиц выпадений, но и с почвой. Попадание почвы, а вместе с ней и радионуклидов в организм — явление обычное. Например, при нормальной технологии ведения сельскохозяйственного производства в Новой Зеландии максимальное использование пастбищ овцами и крупным рогатым скотом соцровождается ежегодным поглощением животными с травой соответственно 75 и 600 кг почвы. Следовательно, постоянный и тесный контакт с почвенным покровом жвачных животных при выпасе создает реальные условия поступления радиоактивных почвенных частиц в организм.

Таким образом, источниками поступления радионуклидов в организм сельскохозяйственных животных являются корма, вода, радиоактивные частицы, почвогрунты, воздух, а путями поступления — алиментарный, ингаляционный и кожный. Поскольку среди этих путей поступления радионуклидов животным алиментарный путь — основной, в дальнейшем оценку количественных характеристик миграции радионуклидов из разных источников внешней среды в организм сельскохозяйственных животных и получаемую от них продукцию будем проводить главным образом для условий орального поступления радионуклидов.

Сейчас радионуклиды рассматривают в качестве важнейшего загрязняющего вещества наряду с пылью, угарным и углекислым газом, оксидами серы и азота, углеводородами. Ранее же радионуклиды рассматривались в меньшей степени. В настоящее время интерес к загрязнению радиоактивными веществами вырос, так как в большей степени стало проявляться вредное воздействие, вызванное загрязнением стронция и цезия.

Содержание работы

1. Введение 3
2.Поступление радионуклидов в организм животных 3
3. Выведение радионуклидов 5
4. Методы ускорения выведения радионуклидов 7
4. Список литературы 12

Файлы: 1 файл

Реферат радио1.doc

Министерство сельского хозяйства РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермская государственная сельскохозяйственная академия

По дисциплине: Радиобиология

Тема: Методы ускорения выведения радионуклидов из организма сельскохозяйственных животных при их хроническом поступлении.

Выполнил студент 41 А группы

Факультета ветеринарной медицины и зоотехнии

Проверил Профессор, доктор биологических наук Аксенова В.М.

2.Поступление радионуклидов в организм животных 3

3. Выведение радионуклидов 5

4. Методы ускорения выведения радионуклидов 7

4. Список литературы 12

Радионуклиды по цепочке “почва - растение - животное” попадают в организм человека, накапливаются и, как правило, оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье. Поэтому одной из задач современности является производство экологически “чистой” продукции.

2. Поступление радионуклидов в организм животных

Радиоактивные вещества могут проникать в организм животных через легкие, при вдыхании загрязненного воздуха, через пищеварительный тракт с кормом и водой, содержащим радиоактивные вещества, через неповрежденную кожу, слизистые оболочки и раны.

Характер распределения радионуклидов в организме зависит от основных химических свойств элемента, формы вводимого соединения, пути поступления и физиологического состояния организма.

Характер всасывания радиоактивных веществ в организм животных определяется многими факторами и зависит от пути поступления, физико-химических свойств радионуклидов, вида, возраста, физиологического состояния животных и многих других факторов.

Наиболее важным местом активного всасывания является желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), а при воздушном пути поступления — легкие.

У животных с однокамерным желудком скорость резорбции радионуклидов выше, чем у жвачных, имеющих многокамерный желудок.

Всосавшиеся в кровь радиоактивные изотопы участвуют в обмене веществ организма точно так же, как стабильные изотопы данного элемента.

Чем больше масса тела животных, тем медленнее происходит всасывание радионуклидов. Это объясняется тем, что чем меньше масса тела у теплокровных животных, тем интенсивнее у них протекает обмен веществ, для компенсации потери тепла вследствие увеличения относительной поверхности тела.

У растущих животных всасывание радионуклидов протекает более активно, чем у взрослых. Возраст организма — наиболее существенный фактор, изменяющий скорость всасывания в ЖКТ животных. У новорожденных животных вследствие интенсивного обмена веществ и скорости их роста всасывание радионуклидов в несколько раз выше.

На величину и скорость всасывания существенно влияет количество поступивших веществ. Чем больше их поступает, тем меньший процент всасывается.

Эффективность всасывания радионуклидов зависит также от того, в каком виде он поступает в организм животного. При поступлении стронция, бария, радия и других элементов в составе молочного рациона происходит заметное усиление (до 2 раз) их всасывания, что может быть вызвано наличием в молоке лактозы и лизина.

После однократного поступления радиоактивные вещества выводятся из организма сравнительно быстро.

При длительном поступлении, в случаях нахождения животных на загрязненных территориях, происходит переход радионуклидов из желудочно-кишечного тракта в органы и ткани и накопление в них.

В начале поступления радионуклиды интенсивно накапливаются в органах и тканях животных. Затем, несмотря на продолжающее поступление, увеличение их концентрации не происходит.

При хроническом поступлении радионуклидов наиболее быстро устанавливается состояние равновесия накопления их в мясе, внутренних органах, а затем уже в костях.

Так для стронция – 90, равновесное состояние накопления его в мясе наступает на 5-7 сутки, для цезия – 137 у овец на 105 сутки, а для цинка - 65 у кур на 120 сутки.

3. Выведение радионуклидов

Попавшие в организм радионуклиды участвуют в обмене веществ по принципу, аналогичному тому, как это происходит для их стабильных изотопов: они выводятся из организма через те же самые выделительные системы, что и их стабильные носители.

Основное количество радиоактивных веществ выводится через желудочно-кишечный тракт и почки, в меньшей степени – через легкие и кожу. У беременных и лактирующих животных часть радионуклидов выделяется с плодом и молоком.

Скорость выведения радионуклидов зависит от их природы, а также от вида, возраста, физиологического состояния животных и ряда других факторов. Наиболее быстро из организма выводятся радионуклиды, депонирующиеся в тканях, где скорость обмена веществ высокая. Свободные радионуклиды быстрее выводятся из организма – это 131I, 106Ru, 132Те, 137Cs. Связанные с тканевым белком и находящиеся в коллоидном состоянии радионуклиды выводятся медленнее -140La, 144Ce, 147Pm.

Остеотропные радионуклиды выводятся из организма медленнее, потому что в костной ткани гораздо ниже, чем в мягких тканях, обмен веществ. Кроме того, они способны включаться непосредственно в костную ткань, замещая там кальций (90Sr, 90Y, 140Ва и др.).

Основным фактором, определяющим пути выведения радионуклидов из организма, являются их физико-химические свойства. Так, радионуклиды редкоземельных элементов независимо от пути поступления выводятся через желудочно-кишечный тракт и незначительно с мочой. Выведение же 91Y через почки происходит в 3 раза интенсивнее, чем через желудочно-кишечный тракт. При хроническом поступлении большое значение начинают приобретать характер кормления животных, полноценность и качество кормов, наличие кормовых добавок и другие факторы. При хроническом поступлении большая часть 131I и 137Се выводится через почки, тогда как 60Со, 89, 90Sr, 106Ru, 104Ba удаляются из организма в основном через желудочно-кишечный тракт.

Введение в рацион животных стабильного изотопа изменяет не только скорость экскреции радионуклида, но и роль выделительных систем в этом процессе. Так, добавление в корм поросятам стабильного стронция уменьшает количество выводимого с мочой изотопа вдвое. Напротив, увеличение в рационе животных кальция, примерно, в 10 раз усиливало выведение 89Sr с мочой.

Наиболее интенсивно с молоком 131I выводится в зимнее время. В конце беременности коров наблюдается увеличение поглощения йода молочной железой, достигающее своего максимума в период наиболее интенсивной лактации. Экскреция йода у коров связана с продуктивностью.

У мелких животных интенсивность поглощения йода щитовидной и молочной железами значительно выше, чем у крупных. Если у коров в щитовидной железе откладывается 10…20%, то с молоком выводится 6…8% поступившего орально 131I, то у коз и овец эти показатели практически одинаковы и колеблются в пределах 30…40%. Время, в течение которого исходное количество радионуклида уменьшится вдвое, называют эффективным периодом полувыведения. Снижение концентрации радиоизотопов происходит за счет двух основных факторов: физического их распада и истинного выведения. Эффективный период полувыведения долгоживущих изотопов определяется в основном биологическим периодом полувыведения, короткоживущих – периодом полураспада.

На эффективный период полувыведения влияют вид, возраст, функциональное состояние организма, особенности поступления, распределения радионуклидов и другие факторы. Например, 137Cs выводится из организма быстрее 90Sr, а йод быстрее, чем цезий. При этом выведение цезия и стронция у кур происходит быстрее, чем у крупного рогатого скота, овец, коз и свиней, за счет более интенсивного обмена веществ. У поросят 20-100-суточного возраста эффективный период полувыведения стронция из костей составляет 114-124 суток. У подсвинков в возрасте 200 суток он увеличивается до 280 суток. Снижение концентрации стронция в скелете у молодых животных обусловлено в основном приростом костной ткани, а у взрослых – выведением его из организма.

Среди органов и тканей, имеющих пищевое значение, скорость выведения из мышц и костей 137Cs и 90Sr всегда наименьшая. Такие ткани считают критическими и о пригодности продукции в пищу человека судят по содержанию радионуклидов в этих тканях.

4. Методы ускорения выведения радионуклидов

Эффективный способ снижения загрязнения радиоактивным цезием продуктов животноводства – использование в рационах кормовых добавок, избирательно связывающих радионуклиды в желудочно-кишечном тракте животных. К таким добавкам относятся различные вещества. Их принято называть сорбентами. Сорбенты подразделяют по происхождению (природные и искусственные) и по спектру действия (селективные, способные избирательно связывать определенные радионуклиды, и широкого спектра действия, связывающие сразу несколько радионуклидов).

К природным сорбентам относят обыкновенную глину, цеолиты, бентонит, хумолит, вермикулит и др. к искусственным относят ферроцианидные препараты. Промежуточную группу представляют сорбенты, выделенные и сконцентрированные из природных источников. Это прежде всего производные альгиновой кислоты, получаемые из морских водорослей, а также пектины, получаемые из растительных, богатых этими веществами продуктов (яблоки, некоторые виды водорослей и др.), и хитозан, получаемый из панцирей краба и др.

Следует отметить, что у жвачных сорбенты органической природы, как правило, не эффективны из за разрушения их микрофлорой рубца.

Цеолиты представляют собой трехмерные кристаллы алюмосиликатов. В природе наиболее распространены шесть видов цеолитов: клиноптилолит, морденит, филлопсит, шабазид, гайландид, эригист. Цеолиты используют в животноводстве и птицеводстве в качестве кормовых добавок с целью улучшения усвояемости питательных веществ и увеличения среднесуточных приростов живой массы. Цеолиты способны связывать вредные и токсические вещества из корма и образующиеся в процессе пищеварения оказалось, что цеолиты способны прочно связывать в желудочно-кишечном тракте радиоактивный цезий, а также ионы свинца и некоторых других тяжелых металлов, препятствуя их всасыванию. Это свойство цеолитов было широко использовано в первый период после чернобыльской катастрофы, однако в последующем из-за дороговизны перевозок сорбенты прекратили использовать в практике.

Суточная доза цеолитов составляет 100-300г в виде мелкодисперсной формы в смеси с комбикормом. По данным А.Д.Белова и Н.П.Лысенко, цеолиты (клиноптилолиты) в этой дозе способны достоверно снижать содержание радиоактивного цезия в молоке и мышечной ткани коров на 30%. Увеличение дозы препарата приводило к снижению положительного эффекта, а при дозах более 500г/сут. наблюдается замедление скорости выведения радиоактивного цезия. Более эффективно цеолиты снижали содержание ионов свинца в молоке.

Модернит в экспериментах на козах в дозе 5-10г/сут более чем в 2 раза способствовал увеличению скорости выведения радиоактивного цезия с мочой. На овцах этот эффект оказался слабее.

Бентонит (глинистый минерал) активно использовал в Германии и Австрии после выпадения там радиоактивных осадков. При дозе 200-500г/гол в сутки на 50% снижалось содержание радиоактивного цезия в молоке и мышечной ткани коров. Однако при длительном применении бентонит отрицательно влияет на баланс кальция, магния, и фосфора в организме животных. У коз длительное применение бентонита вызывало увеличение концентрации железа в печени и почках и снижение уровня цинка и меди в организме.

Хорошо зарекомендовал себя хумолит, представляющий собой смесь природных сорбентов – клиноптилолита, модернита, глинистого материала и гуматов. В дозе 100г/сут снижает в 1,6 – 2,8 раза содержание радиоактивного цезия в молоке коров на 11-е сутки. Применение этого препарата на бычках в дозе 500г/гол позволило снизить концентрацию радиоактивного цезия в мышечной ткани в 2-2,8 раза. В дозе 500г/гол хумолит снижал содержание радиоактивного цезия в молоке коров при стойловом их содержании в 2-4 раза. При пастбищном содержании коров применение хумолита в дозах 300-500г/гол не влияло заметно на концентрацию радиоактивного цезия в молоке.

Радионуклиды по цепочке “почва – растение — животное” попадают в организм человека, накапливаются и оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье. Поэтому одной из серьезных задач современности является производство экологически “чистой” продукции. Важнейшая проблема сельского хозяйства в условиях загрязнения почвы радиоактивными элементами состоит в максимально возможном снижении поступления этих веществ в растениеводческую продукцию и предотвращение накопление их в организмах сельскохозяйственных животных.

Чтобы включиться в обмен веществ, радионуклиды должны сначала попасть в организм животного. Следует рассмотреть три возможных способа: проникновение через кожу, органы дыхания и оральное заглатывание (с питьевой водой и пищей) [1].

При полевых условиях, если кожный и волосяной покровы остались интактными, вряд ли может произойти значительное поступление радиоактивных веществ через кожу сельскохозяйственных животных и последующее накопление радионуклидов в продуктах животноводства.

Непосредственная опасность поступления радионуклидов при дыхании по сравнению с усвоением радиоактивных веществ, содержащихся в пищевых продуктах, возрастает в том случае, если радионуклиды относятся к короткоживущим и входят в состав слаборастворимых соединений. Ингаляционный источник поступления для данных радионуклидов не играет важной роли с точки зрения загрязнения пищевых цепей, так как очень короткоживущие нуклиды распадутся до того времени, как пищевые продукты животного происхождения поступят в рацион человека. Далее, лишь ограниченное количество нерастворимых соединений перейдет в организм человека, так как органы дыхания животных не относятся к числу важных пищевых продуктов, а также вследствие того, что степень резорбции нуклидов, входящих в состав нерастворимых соединений, незначительна [2].
Большую часть радионуклидов животные поглощают при заглатывании загрязненной пищи [3]. Принято также считать, что ингаляционное поступление, по крайней мере, на три порядка меньше, чем поступление с кормами [4, 5].

Первый этап в метаболизме радионуклидов, поступивших в организм животного с кормами — перевод их в форму, удобную для всасывания. Для этого в ЖКТ имеются соответствующие условия (физическое измельчение корма, обилие ферментов, кислая среда желудочного сока и др.), обеспечивающие переход радионуклидов в ионизированное и доступное для усвоения состояние. Второй этап метаболизма начинается с всасывания радионуклидов в ЖКТ.

Всасывание элементов – важнейшая функция желудочно-кишечного тракта. Оно осуществляется путем активного или пассивного перехода минеральных и органических веществ через мембраны клеток и обусловлено их проницаемостью. Мембрана проницаема для многих веществ, а система, ответственная за ионный транспорт, локализуется в мембране на внутренней поверхности эпителиальных клеток [6].

Принято считать, что в ротовой полости и в пищеводе не происходит усвоения поступивших веществ. Очень незначительная резорбция происходит в желудке.

Главным местом всасывания большинства радионуклидов является кишечник. Более половины всего количества радионуклидов, всосавшихся из ЖКТ, поглощается в подвздошной кишке, так как здесь отмечаются относительно длительное пребывание химуса и сравнительно высокая скорость всасывания нуклидов [7].

Актиниды, за исключением урана, крайне плохо всасываются из ЖКТ. Важную роль в процессе всасывания радионуклидов из ЖКТ играет химическая форма соединения, в составе которого радионуклид поступает в организм.

У растущих животных процесс всасывания протекает более активно, чем у взрослых, что объясняется повышенной проницаемостью мембран клеточной стенки, значительной потребностью организма в минеральных веществах, идущих на построение тканей.

Коэффициент всасывания находится в обратно пропорциональной зависимости от массы животных в связи с более интенсивным обменом у мелких животных.

Радионуклиды, поступившие в кровь, находятся в свободном состоянии и в форме различных комплексов. С белковыми соединениями крови связано 76-98% циркулирующих в них радионуклидов [6].

Судьба радионуклидов после их поступления с кормами и перехода в состав циркулирующих в организме жидкостей зависит от ряда одновременно действующих конкурирующих процессов: они могут быть выведены из организма с мочой или калом, перейти в молоко лактирующих животных, отложиться в определенных тканях, или, проникнув через плацентарный барьер, поступить в эмбрион беременного животного. Концентрация радионуклидов в любом из звеньев миграции будет зависеть от суммарного действия всех этих процессов.

Загрязнение продукции животноводства радионуклидами зависит от характера содержания скота. В Республике Беларусь, чаще всего, содержание КРС осуществляется по смешанному пастбищно-сенокосному типу, что необходимо учитывать при прогнозе содержания радионуклидов в продукции животноводства.

Для смешанного типа характерна чередующаяся замена кормовой базы, что отражается как на физиологии животных, так и на изменении факторов поступления радионуклидов. Пастбищная трава характеризуется высокой питательной ценностью. Исследования показывают, что трава содержит примерно в 1.5 раза больше питательных веществ по сравнению с сеном, приготовленным без потерь листьев и других нежных частей той же самой травы. Это объясняется тем, что трава в процессе сушки теряет часть питательных веществ (углеводов, амидов и белка) и в то же время, будучи высушена, переваривается в организме животных на 20% хуже зелёной травы [8]. Возможно, при сушке также изменяются физико-химические свойства радиоактивных элементов, что уменьшает их биологическую доступность. Кроме того, что увеличение поступления радионуклидов в организм животных происходит за счёт загрязнения пастбищной травы почвенными частицами, возможно определённую роль при этом играют и биологические особенности сочной травы.

Помимо различий в кормовой базе, важную роль в процессах метаболизма играет возможность животных в летний период свободно и активно двигаться. Это усиливает деятельность мышц, что способствует возрастанию окислительных процессов во всём организме, в связи с этим улучшается кровообращение, общий обмен веществ, больше выделяется тепла, выше аппетит, усиливается питание отдельных органов и тканей, в том числе и вымени. Лучше регулируется деятельность сердца, органов дыхания, ЖКТ и желез внутренней секреции, возбуждается нервная система и активизируется весь организм, что может влиять на содержания радионуклидов в организме животных [9].

Время, в течение которого организм выводит половину однократно
поступившего радионуклида, называется периодом биологического
полувыведения. Суммируясь с независимым от него периодом полураспада,
оно составляет величину периода эффективного полувыведения. Это
время, в течение которого из организма выводится половина депонированного
в нем радионуклида.
Пути выведения радионуклидов: для легкорастворимых, быстро
всасывающихся из ЖКТ в кровь и участвующих в обмене веществ – через
почки. Труднорастворимые задерживаются в петлях толстого кишечника и
выводятся в основном с калом. Моча и кал при этом становятся
радиоактивными. Кроме этого радионуклиды выводятся через кожу, лёгкие и с
животноводческой продукцией (молоко, яйцо, шерсть, мех, пух, перо).
6

Токсикология молодых продуктов деления
Молодые продукты деления - это смесь короткоживущих
радионуклидов. Спад их активности происходит очень быстро.
Наибольшее биологическое значение в составе смеси имеют
радиоактивные изотопы йода (йод -131,132,133,135), а также короткоживущие
изотопы стронция-89, 91, молибдена-99, теллура-132, бария-140, церия-143они быстро выделяется из организма, несмотря на то, что эффективный их
период короткий.
Биологическое действие короткоживущих радионуклидов происходит
в основном за счет бета-излучения, доза которого значительно превышает
дозу от гамма- излучения.
Токсикологическое действие смеси короткоживущих радионуклидов у
сельскохозяйственных животных еще изучено мало.
8

Метаболизм, токсикология радиоактивного стронция.
Стронций - щелочноземельный элемент второй аналитической
группы периодической системы элементов таблицы Д. И. Менделеева.
Поэтому по химическим свойствам сходен с другими представителями этой
группы - кальцием, барием. Он имеет более 10 радиоактивных изотопа - от
стронция-81 до стронция-97, наиболее важными из которых являются
стронций-89 (период полураспада 51 сутки). Максимальная энергия бетаизлучения 1,46 МэВ, стронций-90 ( период полураспада 28 лет, максимальная
энергия бета-излучения 0,54 МэВ). Образуются они при делении урана в
реакторах, а так же при взрывах атомных бомб, как продукты ядерного
деления.
Стронций-90 претерпевает бета-распад и превращается в дочерний
радиоактивный элемент иттрий-90. Который находится с ним в равновесном
состоянии по радиоактивности. Период полураспада иттрия составляет 64,2 ч,
максимальная энергия бета-частиц 2,18 МэВ.
Как и другие радионуклиды, стронций-90 выпадает на поверхность
земли в виде твердых частиц или с дождем в растворимом или нерастворимом
коллоидном состоянии и попадает на растительный покров или
непосредственно на поверхность почвы.
Основной источник поступления радионуклида в организм
сельскохозяйственных животных - корм, в меньшей степени - вода (2%) и
воздух. Поступление в организм через органы дыхания с воздухом может
иметь практическое значение.
9

Поступивший в организм с кормом и водой стронций-90 (как и Са)
хорошо всасывается в желудочно-кишечный тракт, уровень всасывания зависит
от многих факторов (состава рациона, физико-химических свойств соединения,
возраста животных, функционального состояния организма) и колеблется то 5
до 100%.
Большинство стронция всасывается у молодых животных - это связано
с большой высокой потребностью их организма в щелочноземельных
элементах, необходимых для построения скелета.
Добавки Са к рациону с целью уменьшить усвоения стронция-90
эффективна только для молодых животных, а для взрослых и старых
существенного влияния не имеет.
У изотопов стронция скелетный тип распределения. При любом
поступлении в организм они более чем на 90% избирательно откладываются в
костях. Содержание его в мышцах обычно не превышает 10% суточного
поступления.
Отмечена высокая скорость обмена радиоизотопа в звене кровь органы - ткани. Быстрое снижение концентрации его в крови после
поступления в нее объясняется интенсивным включением радиоизотопа в
органы и ткани и выведением через экскреторные органы и молочную железу (у
лактирующих животных).
10

Стронций-90 накапливается в участках костей, обладающих
наибольшей зоной роста (в диафизе больше, чем в эпифизе). В компактном
веществе кости имеется всегда большая его концентрация, чем в губчатом. С
возрастом животных эта разница сглаживается. Накопление стронция-90 в
костях приводит к радиоактивному облучению не только костей и костного
мозга, но и окружающих тканей.
При пероральном поступлении стронция-90 в организм главным
каналом выведения является желудочно-кишечный тракт, а при ингаляционном
- мочевыделительная система . Стронций-90 выделяется и с молоком, но в
меньшем количестве. При увеличении содержания кальция в рационе переход
стронция в молоко снижается. После прекращения поступления в организм,
концентрация его в молоке также быстро снижается.
Период полувыведения стронция-90 из мягких тканей составляет 2,58,5 сут, а из костей. 90-154 сут.
11

Реальные возможности снижения перехода радиоизотопов в животную
продукцию проявляется в организации рационов кормления и содержания
животных.
Например, содержание животных на естественных пастбищах
способствует повышению перехода радиоизотопов в продукты животноводства.
А при переводе их на культурные пастбища или на стойловое содержание в 1015 раз снижается поступление радиоизотопов в организм животных,
следовательно, и в продукты животноводства. Поступивший в организм
стронций-90 действует неблагоприятно.
Наиболее выраженные патологические изменения возникают в костях
и в костном мозге в связи с преимущественной концентрацией его в костной
ткани.
В разные сроки после поражения, как при однократном, так и при
длительном поступлении стронция-90 у животных развиваются лейкозы,
остеосаркозы, новообразования желез внутренней секреции и молочных,
гипофиза, яичников и др.
Существенно изменяются спермо- и овогенез, функции печени и почек,
иммунологическая реактивность организма.
12

Токсикология радиоактивного цезия
Цезий - элемент первой аналитической группы в периодической
системе элементов.
Многие химические соединения его (нитраты, хлориды, карбонаты)
растворимы в воде, поэтому хорошо всасываются в желудочно-кишечный тракт,
разносятся по всему организму и выводятся из него.
Из радиоактивных изотопов цезия наиболее биологически опасны
цезий- 134 и цезий-137. При распаде ядер атома цезия-137 излучаются бетачастицы с максимальной энергией - 1,46 МэВ и гамма-кванты. Период
полураспада равен 30 годам (долгоживущий).
Период полураспада дочернего радиоактивного изотопа бария-137
равен 2,57 мин.
Радиоактивный цезий- продукт деления ядер тяжелых элементов
(урана, плутония) по степени радиотоксичности относится к группе В.
Продукты ядерного деления, в том числе и цезий-137, от места
образования распространяются в виде радиоактивного облака, состоящего из
летучих веществ и частиц разного размера (от нескольких микрон до видимых
глазом). Выпадающих вместе с осадками (дождь, снег, сухие осадки) в течении
многих лет после ядерного взрыва, загрязняющих воздух, почву,
растительность.
13

Один из основных источников попадания цезия-137 в растения - почва.
Переработка и подготовка кормов к скармливанию могут значительно изменить
в них концентрацию радионуклидов.
В естественных условиях цезий-137, как и другие радионуклиды, в
организм животных, в том числе птиц, поступает через желудочно-кишечный
тракт, органы дыхания, поврежденные и неповрежденные кожные покровы.
Оральный путь основной. Поступление радионуклида через органы
дыхания имеет намного меньшее значение, поскольку не все радиоактивные
частицы задерживаются в дыхательных путях, часть их удаляется при выдохе,
часть - со слизью, при кашле, которая животным заглатывается.
Усвоение цезия-137 осуществляется в основном в тонком кишечнике.
Степень всасывания его в желудочно-кишечный тракт достигает 100%, так как
он образует хорошо растворимые соединения. У молодых животных цезий
усваивается больше, чем у старых. У животных с однокамерным желудком он
всасывается быстрее, чем у животных с многокамерным. Это, очевидно,
обусловлено более быстрой эвакуацией химуса из однокамерного желудка в
кишечник. Отмечена исключительно высокая скорость обмена радиоизотопа в
звене кровь - органы- ткани.
Характер метаболизма цезия-137 своеобразен, сходен обменом калия
и определяется физико-химическим свойствами.
14

Оленина - олени в зимний период питаются мхами и лишайниками, в
которых большая концентрация радиоцезия. В летний период концентрация
цезия-137 в оленинине снижается, т. к. животные едят в основном траву,
активность которой по данному радиоизотопу меньше, чем у лишайников.
Кроме того при пастбищном содержании увеличивается содержание цезия-137
в молоке.
Радиоционно-гигиенические нормативы, которыми руководствуются
радиологи, исходят из предельно допустимых суточных доз (ПДС) поступлений
радионуклидов в пищевом рационе людей. Отсюда можно определить
допустимое
суточное
попадание
радионуклидов
с
кормами
сельскохозяйственных животных.
Такие нормы окончательно не установлены, но приблизительно в
суточном рационе молочного скота цезия-137 не должно быть более 1,3 мкКи,
для мясного скота - 0,33, а для овец - 0,175. Как исключение, можно допустить
трехкратное превышение этих норм. Разумеется, что любые изменения норм
ПДС для человека должны повлечь за собой изменения ПДС для животных.
16

При аварийном радиоактивном выбросе из ядерного
реактора в атмосферу радионуклида йода (особенно йод-131)
является критическим компонентом загрязнения внешний среды и по
сравнению с другими радионуклидами представляют наибольшую
опасность инкорпорированного облучения населения в первые
месяцы после аварии. Изотопы йода в смеси короткоживущих
продуктов ядерного деления составляют около 20%.
Радиоактивный йод-131 обладает высокой летучестью
химически активный элемент, имеет большую способность миграции
по звеньям биологической цепи и высокий коэффициент
концентрации. Он включается в компоненты биосферы почва-водафлора-фауна и участвует в биологическом цикле обмена веществ.
Хорошо растворимые в воде соединения йода усваиваются
растениями и животными. В растениях йод-131 прочно задерживается
и практически не удаляется с их поверхности при промывании водой.
Корневое усвоение йода-131 при произрастании растений на гумусной
почве превосходит усвоение стронция-90 в 14 раз, а на песчаной
почве - в 2 раза.
18

Радиоактивные изотопы йода в организм животных поступают
преимущественно через пищеварительный тракт с кормом и водой и могут
попадать и через органы дыхания, кожу, коньюктиву, раны и другими путями.
Йод - активный биогенный элемент и, попадая в организм, в результате хорошей
растворимости на 100% всасываются в кровь.
Через 13-14 часов концентрация его в крови уменьшается в 2 раза, т. к.
он быстро перераспределяется по органам и тканям.
От 20 до 60% изотопов йода откладывается в щитовидной железе,
которая является критическим органом для йода.
Радиотоксикологическое действие радиоактивного йода проявляется,
прежде всего, в поражении щитовидной железы. Малые дозы не вызывают
заметных нарушений в тиреоидной ткани. Большие дозы йода-131 у всех
животных приводят к разрушению щитовидной железы и замещению паренхимы
соединительной ткани.
Существенные изменения возникают в нервной и эндокринной
системах. Атрофия щитовидной железы сопровождается слизистым
перерождением мышцы сердца, подкожной клетчатки, ожирением печени.
Отмечаются глубокие изменения в кроветворных органах, которые приводят к
анемии, лимфопении, нейтропении и тромбоцитопении.
19

Из организма животных и птиц радиоактивный йод, как и стабильный,
выводится преимущественно почками с мочой, через желудочно-кишечный
тракт с калом, а у продуктивных животных - с молоком, у птиц - с яйцами.
При длительном поступлении йода-131 курам-несушкам с кормом в
желток переходит до 16%, а в белок - около 1% от суточного количества.
В местностях с недостаточным содержанием йода у коров,
потребляющих загрязненные корма и воду, выделение йода-131 с молоком
больше, чем в местностях с нормальным содержанием йода. Выведение йода131 с молоком в определенной мере уменьшает накопление его в щитовидной
железе, так как установлено, что у лактирующих коров концентрация йода-131
в щитовидной железе ниже, чем у сухостойных.
На уровень усвоения животным йода-131 влияет содержание в кормах
изотопных (стабильный йод) и неизотопных(хлор) носителей.
Например, введение в организм стабильного йодида калия на 50% снижает
включение радиоактивного йода в щитовидную железу овец и телят. Дача
йодида калия курам (80 мг на курицу) снижает включение йода-131 в яйцо на
70%, а неизотопного носителя йода в виде хлористого калия - даже на 90%.
Таким образом, эти препараты могут использоваться в качестве
профилактики накопления радионуклидов йода в организме.
20

Для снижения поступления радиоактивных элементов
животных в период йодной опасности переводят на стойловое
содержание. Для кормления используют запасы кормов, не
загрязненных радионуклидами, а при их отсутствии скармливают
скошенную зеленную массу, используют пастбища рационально.
При выпасе коров на удобренных пастбищах с хорошим
травостоем содержание йода-131 в молоке снижается до 50%. Это
связано с понижением концентрации радионуклидов в растениях на
единицу массы вследствие увеличения урожайности на удобренных
почвах.
21

В радиоэкологии большое значение отводится изучению закономерностей миграции радионуклидов по отдельным частям биосферы. Зная их, можно разработать эффективные меры, предупреждающие или уменьшающие поступление радионуклидов в организм человека и продуктивных животных.

Сельскохозяйственные животные и птица, потребляя корма и воду, содержащие радионуклиды, накапливают их в организме и частично выделяют с молоком и яйцом. Среди пищевых продуктов, с которыми радионуклиды поступают в организм человека, продукты животноводства и птицеводства занимают одно из ведущих мест.

Роль мяса (особенно говядины и свинины) в радиоактивном загрязнении рациона человека весьма существенная. Поэтому выяснение всех аспектов перехода радионуклидов из рациона в мясо представляется особо важным.

После однократного поступления радиоактивные вещества выводятся из организма сравнительно быстро.

Так для стронция-90 равновесное состояние накопления его в мясе наступает на 5-7 сутки, для цезия-137 (овцы) - на 105 сутки, а для цинка-65 (куры) - на 120 сутки.

Переход из рациона в мясо и субпродукты некоторых радионуклидов определяется не только длительностью поступления в организм, но и возрастом животных.

Кроме того, кратность накопления цезия-137 в мясе и субпродуктах, достигнув максимума, несколько снижается. Содержание цинка-65 в мясе кур после 120 суток поступления снижается в 1,5-2 раза и, несмотря на продолжающееся поступление радионуклида в организм, дальнейшее его накопление в организме не отмечается, так как наступает динамическое равновесие.

Так, установленная закономерность перехода цинка-65 из корма в организм кур позволяет рекомендовать наиболее рациональные сроки убоя их на мясо. При непрерывном поступлении этого радионуклида с рационом в организм кур, наиболее оптимальным возрастом убоя птицы на мясо следует считать возраст 150 суток и старше. В этом случае содержание радионуклида в мясе птицы будет в 1,5-2 раза меньше, чем при убое ее в возрасте 120 суток.

Кратность накопления марганца-54 в органах и мясе взрослых кур в процессе поступления в организм возрастает и к 30-60 суткам достигает максимума.

В условиях хронического поступления в организм кур с рационом йода-131 наиболее интенсивное отложение его в органах и мясе происходит в первые 5 суток.

В естественных условиях цезий-137, как и другие радионуклиды, в организм животных, в том числе птиц, поступает через желудочно-кишечный тракт, органы дыхания, поврежденные и неповрежденные кожные покровы. Степень всасывания цезия-137 в желудочно-кишечном тракте достигает 100%, так как он образует хорошо растворимые соединения. У молодых животных цезий усваивается больше, чем у старых.

Важным объектом исследования при радиохимическом анализе на содержание цезия -137 - это мясо разных животных. При исследовании трех видов мяса (говядины, баранины и свинины) наибольшая концентрация этого радионуклида установлена в баранине; в говядине в 2 раза меньше, а в свинине - в 3 раза, а вот в оленине в 10 раз выше, чем в мясе других животных. Высокое содержание его в оленине обусловлено тем, что олени в зимний период питаются мхами и лишайниками, в которых большая концентрация цезия-137.

Реальные возможности снижения переходов радионуклидов в организм животных проявляется в организации рационального кормления и содержания. Так, содержание на естественных пастбищах способствует повышенному переходу радионуклидов в продукты животноводства, а при переводе их на культурные пастбища в 10-15 раз снижается поступление радионуклидов в организм животных, следовательно, и накопление их в мясе.

Ветеринарно-санитарную оценку яиц, полученных от кур, подвергшихся внешнему воздействию ионизирующих излучений, проводят по общепринятым методикам и выпускают на довольствие в соответствии с правилами ветеринарно-санитарной экспертизы яиц.

При нахождении кур-несушек на загрязненной местности радиоактивные вещества попадают в яйцо. Суммарное количество радиоактивных веществ, выводимых из организма кур с яйцами, невелико (сотые доли процента от поступившего количества радиоактивных веществ в организм).

Радиохимическим анализом установлена различная локализация радиоизотопов в скорлупе, белке и желтке. Щелочноземельные элементы (стронций и барий) в основном откладываются в скорлупе.

В белок наиболее интенсивно включается цезий-137. В яйцах, снесенных курами после однократного поступления в организм цезия-137, его концентрация в белке выше, чем в желтке, в 2-З раза.

При длительном поступлении количество цезия-137 в яйцах быстро возрастает, равновесие наступает примерно через неделю, причем в белке быстрее, нежели в желтке. Концентрации цезия-137 в желтке и белке составляют соответственно 0,3-0,5 и 1,6-2,4%.

Значительно меньше в белке йода-131, стронция-89, 90, бария-140 и радиоизотопов редкоземельных элементов. В желтке накапливается йод-131, концентрация которого в 20-50 раз больше, чем в белке и скорлупе.

Установлено, что при длительном введении курам-несушкам с кормом йода-131 радиоактивность яиц нарастает в течение 7 дней и, достигнув максимального содержания (8% ежедневной дозы), останавливается на одном уровне. Наибольшая часть радиойода, обнаруженная в яйце, находится в желтке.

Ввиду важной токсикологической роли стронция-90, а также его избирательного накопления в скорлупе, многими учеными подробно изучается процесс перехода радиоизотопа в биологической цепочке корм - организм курицы - яйцо.

Установлено, что стронций-90 накапливается в различных частях яйца неодинаково. Концентрация его в скорлупе зависит от уровня загрязненности корма радиоизотопом и периода яйцекладки.

Наблюдается прямая зависимость удельной радиоактивности скорлупы от концентрации стронция-90 в кормах: чем больше в них радиоизотопа, тем в большем количестве он включается в скорлупу.

Ветеринарно-санитарную экспертизу яиц кур, подвергшихся воздействию радиоактивных веществ, проводят в соответствии с действующими правилами (органолептическое исследование, овоскопия), но обязательно учитывают результаты радиометрического исследования.

При радиометрии яиц скорлупу исследуют отдельно. Радиационно-гигиеническую оценку яиц дают после сравнения удельной радиоактивности смеси желтка и белка с допустимым уровнем радиоактивных веществ.

Свежие, бездефектные яйца кур, подвергшиеся воздействию радиоактивных веществ, выпускают без ограничения, если они вышли из благополучной по заразным болезням птиц местности, удовлетворяют требованиям стандарта и правилам ветеринарно-санитарной экспертизы яиц и, если их удельная радиоактивность равна или ниже допустимого уровня загрязнения радиоактивными веществами пищевых продуктов.

Если яйца имеют удельную радиоактивность, равную или ниже допустимого уровня, но получены из хозяйств, неблагополучных по инфекционным болезням птиц, или признаны неполноценными (с дефектами), их разрешают использовать, руководствуясь действующими правилами ветеринарно-санитарной экспертизы яиц. Яйца с удельной радиоактивностью выше допустимого уровня употреблять для пищевых целей не разрешается. Их надо хранить, учитывая, что спад радиоактивности белка и особенно желтка происходит значительно быстрее, чем скорлупы.

Кроме органического включения радиоактивных веществ в состав яйца, отмечают также значительную поверхностную загрязненность скорлупы, так как основная масса радиоактивных веществ, поступивших внутрь, выводится у кур-несушек через желудочно-кишечный тракт и яйцо, проходя через клоаку, загрязняется. Поверхностная загрязненность скорлупы радионуклидами, превышающая в несколько раз радиоактивность яйца легко удаляется при гигиенической мойке яиц горячей водой с мылом, которую надо проводить совместно с радиометрическим контролем

Таким образом, знание закономерностей миграции радионуклидов в биологических цепях позволит снизить вероятность поступления в пищу человека продукции животноводства, загрязненной радионуклидами.

Читайте также: